简述强油水冷变压器冷却器运行及启动方式

陈宇翔，韩婉娇

（国网北京市电力公司检修分公司，北京 海淀100142）

1 强油水冷冷却方式整体概述

1.1 强油水冷变压器冷却器构成

强油水冷变压器冷却器构成可主要分为2部分，油/水热交换系统（简称油/水系统）及水/气热交换系统（简称水/气系统）。其中油/水系统通常情况下布置于变压器间，包含油泵（如图1所示）、水泵（如图2所示）、油流计（如图3所示）、水流计、滤油器和油水交换器等；水/气系统布置在地面层，主要为风扇（如图4所示）和补水装置等。

图1 油泵

图2 水泵

图3 油流计

图4 风扇

1.2 冷却工作原理

首先利用油/水系统，由油泵将变压器上层热油抽出，经油水交换器后，热量传导给冷却水，再经变压器下部回流至变压器，继续冷却变压器铁芯和绕组。吸收热量的冷却水由水泵打压经管路升至地面层。后再由水/气系统风扇对水管路进行降温散热，回流至水冷却器，循环往复。补水装置作用在于冷却系统长时间运行后，水量因各种原因减少，补充冷却水保障水量，从而持续散热效果。

1.3 运行维护管理规定

国网北京市电力公司《变电站现场运行通用规程》对强油水冷变压器规定：

变压器顶层油温报警温度为80℃；

变压器顶层油温温度达80℃时应上报调度；

当采取倒路措施后仍不能满足要求达到85℃，应再次上报调度；

当失去全部冷却器时，允许带额定负载运行20min，如果20min以后故障没有消除，非电量保护动作跳开变压器各侧开关。

国网北京市电力公司《北京电网调度控制管理规定》对强油水冷变压器规定：

变压器正常运行时，设备负载系数达到0.8时，应加强监视，准备采取控制负荷措施。设备负载系数达到1.0时，负载继续增长且无下降趋势，应立即采取措施；

主变过负荷时，强迫油循环水冷变压器负载系数达到1.1时，运行时间不得超过1h，若负载系数超过1.1或运行时间超过规定允许时间，则须采取拉路措施。

1.4 强油水冷冷却方式优点及缺点

从理论上讲，水的散热效率比空气高，相比于强油风冷散出同样的热量所消耗的电能较少。而且对于地下变电站变压器，利用此种冷却方式，可将热量散发至地面站外，避免热量留存于地下站内。

但相比于其他冷却方式，强油水冷冷却设备构成复杂，成本高，冷却器运行中易发生故障，整体运行维护工作量大。

2 简述某变电站强油水冷系统启动方式

2.1 主变冷却系统简介

该站站内地下运行2台额定220kV容量240MVA强油水冷变压器，每台变压器冷却系统包含3台油泵、3台水泵以及3组散热器共54台风扇，油水系统控制柜安装于地下主变间，水气系统控制柜安装于地上风扇组围栏内。两控制柜交流电源来自2台站用变，带油泵、水泵和风扇，为控制柜提供1#电源、2#电源，箱内电源可互投，直流电源带控制及信号。下面以站内1#变为例，进行简单描述。

2.2 交流双回路电源

交流电源回路如图5所示，回路中主要元件包括：QF21为Ⅰ段电源总空开；QF22为Ⅱ段电源总空开KMM21为Ⅰ段电源接触器；KMM22为Ⅱ段电源接触器；KV21为Ⅰ段电源监视器；KV22为Ⅱ段电源监视器；K21为Ⅰ段电源扩展；K22为Ⅱ段电源扩展；F2为Ⅰ段电源监视空开；F22为Ⅱ段电源监视空开；F2为Ⅰ段电源控制空开；F24为Ⅱ段电源控制空开。

图5 交流电源回路图

正常运行时转换开关处于Ⅰ工作、Ⅱ备用①②⑤⑥接点接通，QF21、QF22、F21、F22、F23 F24空开合着。此时KV21常开接点闭合，K21常开接点闭合，K21常闭接点打开。所以KMM22常闭接点闭合，KMM22常开节点打开。因此Ⅰ路电源导通，Ⅱ路电源不导通。

若发生Ⅰ路电源失电时，K21常闭接点闭合K22常开接点闭合，KMM21继电器不带电KMM21常闭接点闭合，得到KMM22继电器带电因此Ⅱ路电源导通，Ⅰ路电源不导通，实现Ⅱ路电源自动投入。当转换开关处于即Ⅱ工作、Ⅰ备用时，同理可得相反结果。

2.3 油/水冷却系统电机回路原理图

水/气冷却系统电机回路如图6所示，回路中主要元件包括：QF11为1组冷却器空开；KM1为1组冷却器接触器；Q1为油泵1保护开关；Q2为油泵2保护开关。

图6 水/气冷却系统电机回路图1

正常运行时QF11-QF13、Q1-Q6空开合着，当KM1-KM3继电器带电接点闭合相应冷却器即开始工作（每组包含1台油泵、1台水泵）。因此关注KM1-KM3继电器，带电即相应冷却器运转。

2.4 油/水冷却系统控制回路原理图

水/气冷却系统控制回路如图7、图8所示，水/气冷却系统控制回路主要元件包括：F5为直流电源空开；KZJ1为三侧开关中间继电器1；KZJ2为三侧开关中间继电器2；F8为1组冷却器控制电源；F9为2组冷却器控制电源；F10为3组冷却器控制电源；F7为控制电源；KWJ为启动辅助冷却器；K3为启动备用冷却器；K3′为备用冷却器投入故障辅助启动；SA2为1组冷却器控制转换开关；SA3为2组冷却器控制转换开关；SA4为3组冷却器控制转换开关；KBT1为1组冷却器延时启动；KBT2为2组冷却器延时启动；KBT3为3组冷却器延时启动；KM1为1组冷却器接触器；KM2为2组冷却器接触器；KM3为3组冷却器接触器；KT1为1组冷却器故障延时；KT2为2组冷却器故障延时；KT3为3组冷却器故障延时。

图7 水/气冷却系统控制回路图1

图8 水/气冷却系统控制回路图2

正常运行时，因主变220kV侧三相和主变110kV侧4个开关任一处于合位，KZJ1、KZJ2继电器即不带电，KZJ1、KZJ2常闭接点闭合。3组冷却器对应的3个转换开关SA2-SA4位置，处于SA2工作SA3备用SA4辅助，F7-F10空开闭合。1组冷却器无故障时，KBT1继电器不带电，KBT1常闭接点闭合，因转换开关处于工作位置，①②接点接通，KM1继电器带电，1组冷却器运转，2、3组冷却器不运转。

当变压器油温达到60℃时，OT2接点闭合，KWJ继电器带电，KWJ常开接点闭合，第3组冷却器因转换开关处于辅助位置③④接点接通，从而KM3继电器带电，3组冷却器运转。当油温下降低于60℃时，因KWJ常开接点已处于闭合位置且高于45℃接点闭合，所以第3组冷却器不返回，形成自保持。只有当油温低于45℃时，第3组冷却器返回。

当工作冷却器即1组冷却器出现故障时，KBT1继电器带电，KBT1常闭接点打开，KBT1常开接点闭合，KM1继电器失电，1组冷却器不工作。K3继电器带电，K3常开接点闭合，第2组备用冷却器⑤⑥接点接通，此时备用冷却器启动。

2.5 水/气冷却系统电机回路原理图

水/气冷却系统电机回路如图6所示，回路主要原件包括：QF14为1组散热器电源空开；KM4为1组散热器接触器；QM01-01-QM03-18为各风扇保护开关。

正常运行时QF01-01-QF03-18、QF14-QF16空开闭合，当KM4-KM6继电器带电接点闭合相应散热器组即开始工作（每组散热器包含18台风扇）。因此关注KM4-KM6继电器，带电即散热器组运转。

2.6 水/气冷却系统控制回路原理图

水/气冷却系统控制回路如图9所示，水/气冷却系统控制回路主要原件包括：F12：辅助电源空开；KZJ1：三侧开关中间继电器1；KZJ2为三侧开关中间继电器2；F13为1组散热器控制电源F14为2组散热器控制电源；F15为3组散热器控制电源；KA13为辅助1启停；KA14为辅助2启停K4为风机故障继电器；SA5为1组散热器控制转换开关；SA6为2组散热器控制转换开关；SA7为3组散热器控制转换开关。

图9 水/气冷却系统控制回路图3

正常运行时，因主变220kV侧三相和主变110kV侧4个开关任一处于合位，KZJ1继电器即不带电，KZJ1常闭接点闭合。

如图10所示，当交流电源两路全部失电KMM21、KMM22继电器无电，KMM21、KMM2常闭接点闭合，信号发出。当3组冷却器空开QF11、QF12、QF13全部处于分位，相应常闭接点闭合，信号发出。当3组油流KA1、KA4、KA7全部停止且控制电源空开F7故障跳开，相应常闭接点闭合，信号发出。当3组油流表KA1、KA4、KA7全部停止且KWJ启动辅助冷却器继电器带电且K3启动备用冷却器继电器带电，相应接点闭合，信号发出。

图10 冷却器全停信号原理图

针对冷却器全停信号，按《北京电网调度控制管理规定》：当失去全部冷却器时，允许带额定负荷运行20min。运维人员应熟练掌握信号发出可能原因，遇突发情况快速上报并到场处理，根据调度令投退“冷却器全停跳闸”压板，并且处理过程中持续关注主变油温及负荷。

3 结束语

强油水冷冷却系统的投入使用，解决了地下变电站变压器的散热问题，促进了变电站安全稳定运行。同时，运维人员应熟练掌握冷却系统运行原理，加强日常巡视工作，遇有异常情况应及时处置。